HOME 研究活動 研究要素集 研究要素集 <検索>光集積回路用光アイソレータの研究

光集積回路用光アイソレータの研究

一体集積型光アイソレータ評価用装置

メンバー: 清水大雅

分野: 電気電子工学、材料工学

所属: 工学研究院

キーワード: 光アイソレータ、 スピントロニクス、 光エレクトロニクス、 プラズモン、 強磁性材料、 Optical isolator、 Spintronics、 Optoelectronics、 Plasmon、 Ferromagnetic materials

ウェブサイト:

研究概要

長距離光ファイバ通信、装置間の信号伝送速度の向上により今後導入が期待される光インターコネクション等様々な分野で応用されている半導体レーザの安定動作に必要不可欠な光アイソレータの開発と半導体レーザとの一体集積化について研究しています。一体集積型光アイソレータを実現するには半導体と磁性体の両方の知識を動員し、設計・作製・評価する必要があります。集積型光アイソレータの報告例は世界でも限られ、その実現は困難ですが将来の光通信・光配線における重要な課題です。I.磁気光学効果、強磁性金属/半導体・誘電体界面のプラズモンという新しい物理の解明、II.大きな磁気光学効果を示す強磁性材料の開発、III.半導体導波路上への光アイソレータの実現をベースに物理、材料開発、デバイス応用を研究対象とし、以下の研究を行っています。
1) 磁気光学効果、強磁性金属/半導体・誘電体界面へのプラズモンの励起と磁気光学効果の評価
2) 磁性ガーネット薄膜の作製と磁気光学効果、磁気異方性の評価と制御法
3) 半導体導波路光アイソレータの構造設計、試作、評価
上記の研究開発により、半導体レーザと光アイソレータの位置合わせ工程の削減を通じた高効率伝送、光源の小型化・低価格化の実現が期待されます。

主要論文・参考事項

1) T. Kaihara, M. Mizuguchi, K. Takanashi, and H. Shimizu, “Magneto-Optical Properties and Size Effect of Ferromagnetic Metal Nanoparticles”, Japanese Journal of Applied Physics, 52(7):073003, (2013).
2) H. Shimizu, S. Umetsu, and T. Kaihara, “Characterization of Transverse Magneto-optic Kerr Effect in Ferromagnetic Metals for Semiconductor Optical Isolators”, Japanese Journal of Applied Physics, 52(2):028006, (2013).
3) H. Shimizu, K. Uehara, K. Tazawa, and S. Sakanishi, “Reduced Threshold Current and Enhanced Extinction Ratio in a Magnetically Controllable Fe50Co50-InGaAlAs/InP Nonreciprocal Semiconductor Laser”, Japanese Journal of Applied Physics, 51(2):02BG02 (2012).
4) H. Shimizu, Y. Kono, S. Goto, and T. Mori, “Demonstration of a Magnetically Controllable Fabry-Perot Laser and an Unidirectional Ring Laser Utilizing a Nonreciprocal Semiconductor Optical Amplifier”, Applied Physics Express, 4 (2), 022201, (2011).
5) 「一体集積型光アイソレータ及びその製造方法」.

お問い合わせ先

東京農工大学・先端産学連携研究推進センター
urac[at]ml.tuat.ac.jp([at]を@に変換してください)

研究要素集検索

Development of Optical Isolators for Photonic Integrated Circuits

一体集積型光アイソレータ評価用装置

Research members: Hiromasa Shimizu PhD.

Research fields: Electrical and electronic engineering, Material engineering

Departments: Institute of Engineering

Keywords: Optical isolator, Spintronics, Optoelectronics, Plasmon, Ferromagnetic materials

Web site:

Summary

We are developing optical isolators and their integration with semiconductor lasers for stable operation in optical telecommunication and interconnection. Development of monolithically integrable optical isolator requires knowledge of both semiconductor and ferromagnet. The number of reported monolithically integrable optical isolators is limited, and their realization is challenging but important for future optical telecommunication and interconnection. Our research includes physics, material science, and device application, and the targets are I. Magneto-optic effect, Surface plasmon at the interface between ferromagnetic metal / semiconductor (dielectric material), II. Development of ferromagnetic materials showing large magneto-optic effect, III. Development of optical isolators on semiconductor optical waveguides. The research subjects are as follows,
1) Magnet-optic effect, Excitation of surface plasmon at the interface between ferromagnetic metal / semiconductor (dielectric material) and characterization of magneto-optic effect.
2) Fabrication of magnetic garnet thin films and their characterization / control of magneto-optic effect and magnetic anisotropy.
3) Design, fabrication, and characterization of semiconductor waveguide optical isolators.
These research enables

Reference articles and patents

1) T. Kaihara, M. Mizuguchi, K. Takanashi, and H. Shimizu, “Magneto-Optical Properties and Size Effect of Ferromagnetic Metal Nanoparticles”, Japanese Journal of Applied Physics, 52(7):073003, (2013).
2) H. Shimizu, S. Umetsu, and T. Kaihara, “Characterization of Transverse Magneto-optic Kerr Effect in Ferromagnetic Metals for Semiconductor Optical Isolators”, Japanese Journal of Applied Physics, 52(2):028006, (2013).
3) H. Shimizu, K. Uehara, K. Tazawa, and S. Sakanishi, “Reduced Threshold Current and Enhanced Extinction Ratio in a Magnetically Controllable Fe50Co50-InGaAlAs/InP Nonreciprocal Semiconductor Laser”, Japanese Journal of Applied Physics, 51(2):02BG02 (2012).
4) H. Shimizu, Y. Kono, S. Goto, and T. Mori, “Demonstration of a Magnetically Controllable Fabry-Perot Laser and an Unidirectional Ring Laser Utilizing a Nonreciprocal Semiconductor Optical Amplifier”, Applied Physics Express, 4 (2), 022201, (2011).
5) 「一体集積型光アイソレータ及びその製造方法」.

Contact

University Research Administration Center(URAC),
Tokyo University of Agriculture andTechnology
urac[at]ml.tuat.ac.jp
(Please replace [at] with @.)

Search